基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统的设计与研究

发布时间：2017-07-01 06:22

  本文关键词：基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统的设计与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网技术的迅速发展和广泛应用,使得智能家居成为近年来研究的热门课题。智能家居的发展,不仅带动了传统家电企业的升级,而且将计算机技术、嵌入式技术、智能机器人技术、网络通讯技术等现代高新技术应用到各个领域。我国物联网技术研究虽然起步较晚,但是近年来也取得了令人瞩目的成绩。2015年3月份,中央政府首次将“互联网+”写进政府工作报告,大大推动了物联网技术的发展。本文在充分了解智能家居发展现状并分析未来研究方向的基础上,结合了ARM和ZigBee技术,采用了先进的软件开发设计理念,设计了一套在嵌入式Linux环境中运行的智能家居系统。在硬件平台的搭建上,本文采用的是ARM9处理器的S3C2440作为主控模块,使用CC2530芯片的ZigBee无线模块来组建无线传感器网络,然后搭载ARM-Linux嵌入式操作系统。与传统的开发方式不同,本文舍弃了对BOA服务器以及SQLite数据库的使用,而是大胆尝试了Perl编程语言的全新WEB开发框架Mojolicious(简称Mojo)以及Nginx反向代理服务器。Mojo是一个简洁的,轻量级的Web开发框架,而且完美的实现对non-blocking I/O, HTTP/SOCKS5 proxy的支持。Nginx代理服务器主要实现了对HTTPS的支持,同时在安全性以及访问速度和效率上都有很大的提升。在系统开发过程中,为了缩短开发周期,提高开发效率,文本采用了Docker技术。这种设计思想在系统资源的损耗,系统性能的提升,系统的安全性等方面都有很大的改善。本文所设计的智能家居系统,按照了监控系统开发思想,分成了4个部分,分别是系统安全性能模块,系统权限管理模块,系统监测功能模块和系统控制功能模块。系统安全性能模块实现的是系统软件级别的安全保障,系统权限管理模块实现的是用户对系统操的权限限制,系统监测功能模块完成的是对室内温度、湿度、烟雾等环境因素的检测和视频监控,系统控制功能模块完成的是对灯光、电器、门禁的设备的控制。上述模块的设计,构成一套完整的监控系统。
【关键词】：智能家居 ARM9 ZigBee Mojolicious Nginx Docker HTTPS
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TP391.44;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景和意义14-15
• 1.2 研究现状和发展趋势15-17
• 1.2.1 国内外智能家居研究现状15-16
• 1.2.2 智能家居存在的问题和发展趋势16-17
• 1.3 课题主要研究内容17
• 1.4 论文组织结构17-20
• 2 智能家居系统设计的需求分析20-26
• 2.1 务需求说明20-21
• 2.2 系统需求设计21-22
• 2.2.1 硬件平台的选择21-22
• 2.2.2 软件开发框架的设计22
• 2.3 其他需求说明22-23
• 2.3.1 系统性能需求22-23
• 2.3.2 系统安全需求23
• 2.4 系统总体架构设计23-26
• 3 智能家居系统硬件开发平台的设计26-38
• 3.1 智能家居系统的硬件架构26-28
• 3.1.1 S3C2440主控模块26-27
• 3.1.2 ZigBee无线模块27-28
• 3.2 智能家居系统的硬件平台设计28-32
• 3.2.1 ARM主控模块的硬件设计28-30
• 3.2.2 ZigBee无线模块的硬件设计30-31
• 3.2.3 Nginx反向代理服务器的部署31-32
• 3.3 嵌入式Linux操作系统的移植与实现32-38
• 3.3.1 交叉编译环境的安装32-33
• 3.3.2 u-boot的剪裁与移植33-34
• 3.3.3 内核的剪裁与移植34-36
• 3.3.4 文件系统的制作36-38
• 4 Docker技术38-44
• 4.1 Docker简介38-40
• 4.2 Docker镜像40-41
• 4.3 Docker中的应用程序开发41-42
• 4.4 智能家居系统在Docker中的部署42-44
• 5 智能家居系统的软件开发框架44-54
• 5.1 软件开发架构的选择44-48
• 5.1.1 Mojolicious开发框架44-45
• 5.1.2 Nginx反向代理服务器45-48
• 5.2 Mojo开发框架的介绍48-51
• 5.2.1 Mojo开发环境的安装48-49
• 5.2.2 Mojo应用程序架构49-51
• 5.2.3 Mojo架构原理51
• 5.3 智能家居系统的软件开发框架搭建51-54
• 6 智能家居系统的软件开发54-66
• 6.1 智能家居系统的功能设计54
• 6.2 智能家居系统的安全性能开发54-57
• 6.2.1 智能家居控制系统安全性能开发55-56
• 6.2.2 智能家居控制系统安全性能测试56-57
• 6.3 智能家居系统的监测系统开发57-58
• 6.3.1 智能家居控制系统监测系统开发57-58
• 6.3.2 智能家居控制系统监测系统测试58
• 6.4 智能家居系统的控制系统开发58-61
• 6.4.1 智能家居控制系统控制系统开发58-60
• 6.4.2 智能家居控制系统控制系统测试60-61
• 6.5 智能家居系统的权限管理功能开发61-66
• 6.5.1 智能家居系统的权限管理功能开发61-63
• 6.5.2 智能家居系统的权限管理功能测试63-66
• 7 结论与展望66-68
• 7.1 课题总结66-67
• 7.2 未来展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介及读研期间主要科研成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 高礼;高昕;;Docker技术在软件开发过程中的应用研究[J];软件;2016年03期

2 张忠琳;黄炳良;;基于openstack云平台的docker应用[J];软件;2014年11期

3 张建;谢天钧;;基于Docker的平台即服务架构研究[J];信息技术与信息化;2014年10期

4 黄贻培;陈帅华;周芳;何小霞;;基于WIFI通讯的智能家居系统[J];电子世界;2013年14期

5 吴佳兴;李爱国;;基于云计算的智能家居系统[J];计算机应用与软件;2013年07期

6 郭之成;;浅谈云计算技术在物联网智能家居系统中的应用[J];信息与电脑(理论版);2012年12期

7 邵鹏飞;王U

本文编号：504891